沥青配合比指导书.docx
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沥青配合比指导书
沥青配合比设计指导书
金肃静
一、接样。
样品常识
集料一般分档：
1、下面层（五档）：
0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～13.2mm、13.2mm～26.5mm、26.5mm～31.5mm。
2、中面层（四档）：
0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～13.2mm、13.2mm～26.5mm。
3、上面层（四档）：
0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～16mm。
一般下面层用普通沥青A-70号
中下面层用改性沥青（浙江属于夏炎热冬温暖1-4区）
样品初步检查
1.大致了解下样品数量。
每档集料不少于60kg，大致两袋；沥青大约15kg。
矿粉5kg。
如需添加消石灰2.5kg，纤维、抗剥离剂等添加剂所需量较少，1kg或1L即满足要求。
如料不足及时与委托方联系，以防耽误时间。
2.初步检查下集料质量。
首先看下集料是否干净，重点检查下0-2.36的含泥量。
（细细一看全是粉末的话大致就不合格了，一般在10%以下比较好。
石屑含泥量超标将很麻烦，调级配时曲线将向上偏，与S型曲线不符，而且导致后期粉胶比超标），确保在0.3～0.6mm范围内不出现“驼峰”。
其次看下方解石含量。
方解石比较容易看出来，就是集料表面的白晶。
（方解石含量超标，将影响集料的粘附性，粘附性和稳定度、流值有关）。
如果前两项不合格，当场告知送样人，要求换料。
二、原材料的检测。
看委托单和设计文件确定原材料所需检测项目。
高速公路中一般需要检测项目。
70号A级道路石油沥青的质量要求
项目
单位
质量要求
针入度（25℃，100g，5s）
0.1mm
60～80
针入度指数PI，不小于
-1.5～＋1.0
延度（5cm/min,10℃），不小于
cm
20
延度（5cm/min,15℃），不小于
cm
100
软化点（环球法），不小于
℃
46
动力粘度（60℃），不小于
Pa.S
180
含腊量（蒸馏法），不大于
％
2.0
密度（15℃），不小于
g/cm
1.01
溶解度（三氯乙烯），不小于
％
99.5
薄膜加热
试验
163℃
质量损失，不大于
％
0.6
加热后针入度比，不小于
％
65
延度（10℃），不小于
cm
6
SBS改性沥青（70号A级道路石油沥青）的质量要求
项目
单位
质量要求
（5％SBS掺量）
针入度（25℃，100g，5s）
0.1mm
50～70
针入度指数PI，最小
0
延度（5℃），不小于
cm
25
软化点（环球法），不小于
℃
65
运动粘度（135℃），不大于
Pa.S
3
闪点，不小于
℃
230
溶解度（三氯乙烯），不小于
％
99
离析，软化点差，不大于
℃
2.5
弹性恢复（25℃），不小于
％
80
RTFOT后
残留物
质量损失，不大于
％
1
加热后针入度比，
不小于
％
65
延度（5℃），不小于
cm
20
沥青混合料用粗集料质量要求
项目
单位
质量要求
石料压碎值，不大于
表面层
％
20
其他层
％
24
磨光值，不小于
表面层
－
42
洛杉矶磨耗损失，不大于
％
28
表观相对密度，不小于
－
2.6
吸水率，不大于
％
2.0
对沥青的粘附性，不小于
表面层
级
5
其他层
级
4
坚固性，不大于
％
12
针片状颗粒含量，不大于
混合料
表面层
％
12
其他层
％
15
4.75mm～13.2mm
表面层
％
15
其他层
％
18
13.2mm以上
表面层
％
10
其他层
％
12
水洗法<0.075mm颗粒含量，不大于
粒径大于4.75mm
表面层
％
0.8
其他层
％
1.0
粒径2．36mm－4.75mm
％
2
软石含量，不大于
表面层
％
2.5
其他层
％
3.5
方解石含量，不大于
％
10
（三）细集料采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的0～2.36mm机制砂，优先选用石灰岩石质,当条件限制时可选用玄武岩、辉绿岩等其他基性岩质，不得选用酸性岩质，也不能采用山场的下脚料。
沥青混合料用细集料质量要求见表。
沥青混合料用细集料质量要求表4-7
项目
单位
质量要求
表观相对密度，不小于
－
2.60
坚固性（＞0.3mm部分），不小于
％
12
亚甲蓝值，不大于
g/kg
5
棱角性（流动时间），不小于
s
30
（四）填料宜采用石灰岩等碱性石料经磨细得到的矿粉。
矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求应满足规范及设计要求，进场填料按要求进行检验。
拌和楼回收的粉料不能用于拌制沥青混合料。
沥青混合料用填料质量要求见表。
沥青混合料用矿粉质量要求表4-8
项目
单位
质量要求
表观密度，不小于
t/m3
2.60
含水量,不大于
％
1
亲水系数,小于
/
1
塑性指数，小于
%
4
粒度范围
＜0.6mm
%
100
＜0.15mm
%
90-100
＜0.075mm
%
75-100
外观
－
无团粒结块
为了保证数据的代表性，在检测上述指标前，把袋装的集料倾倒到在地上进行搅拌，直到均匀为止。
其中，集料的筛分、毛体积相对密度、表观相对密度以及沥青的相对密度后期体积计算需采用，慎重。
（0-2.36mm这档集料的毛体积密度用坍落筒法做有难度，可采用沥青设计规范中允许的另外一种方法，用同批料中的2.36-4.75集料的毛体积密度代替）。
但是0-2.36mm这档料要按照筛分情况来具体判定用哪种方法做毛体积相对密度，具体可以参照《集料试验规程》。
凡以上指标有不合格的建议施工单位换料。
三、试配三条曲线
为了更清楚的讲解。
以AC-13C为例。
首先确定设计级配范围
表1AC-13C沥青混合料工程设计级配范围
筛孔
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
上限
100
100
78
56
39
25
19
15
12
8
下限
100
95
64
42
27
15
10
7
6
4
级配范围如有设计文件遵从设计文件，如无说明则从《公路沥青路面
施工技术规范》上得到。
筛分结果如下
表2各档矿料和矿粉的筛分结果
筛孔
集料
通过筛孔（方孔筛，mm）百分率（%）
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1#
100.0
96.1
10.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
2#
100.0
100.0
96.7
1.9
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
3#
100.0
100.0
100.0
88.7
3.5
1.6
1.4
1.3
1.3
1.3
4#
100.0
100.0
100.0
99.7
83.4
55.9
38.2
28.2
20.6
14.9
矿粉
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
99.9
98.4
84.1
把以上数据输入Excel表格中，得到如下图1。
调整图1黄色部分的数字，意即调整各档料的级配组成，可以使以合
成级配变化。
（图1黄色部分为各档料的比例，所以和要满足100，
合成级配不能超出表1的设计范围。
）
下图为级配曲线图，红色数据是设计级配的上下限，x轴是筛号的
半对数坐标，y轴是质量通过百分率。
上文提到的合成级配不能超出
设计级配范围的上下限，在图3中所表达的意思是中间的级配曲线不
能超出红线所包含的部分。
既然是试配三条曲线。
那么要配出怎么样的曲线呢？
AC曲线要
如下几点要求。
1.曲线一定要在红线所包围的内部。
2.曲线不能有太多的锯齿形交错。
3.0.3~0.6筛号上不能有驼峰。
4.消石灰用量不能超过1%
5.矿粉用量不宜过多，一般1～3%。
6.曲线尽量成s型。
（s型曲线表示中等集料较多，高温和低温性能更好）
7.三条曲线应是不同类型。
粗、中、细各一条。
（曲线越靠上限表示越细；三条曲线尽量不要靠边）
8.控制关键筛孔，关键点。
AC-13C的关键筛孔是2.36，要求其通过率小于40，并且尽量让其居设计范围的中间。
（关键筛孔查《沥青路面施工技术规范》所得，AC-13关键点是0.075、2.36、4.75，后面对各种指标影响很大）
9.考虑集料性质。
（常见得集料有，玄武岩用于上面层，石灰岩用于中下面层，凝灰岩用于下面层。
0-2.36这档料一般用石灰岩）
下面图表中的经验数据已经对关键筛孔和关键点进行了控制并缩小了试配范围，值的推荐。
（省交工张宇提供）
AC-13C玄武岩
筛孔
16
13.2
9.5
475
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
上限
100
93.5
69.5
40.5
28
17.5
12
8
6
5
下限
100
97
81.5
50
34
29
22
15
11
7
曲线确定好之后，就得到了合成级配，与集料组成
下面是集料组成与合成级配组成一起的表格。
三种级配的设计组成结果
级配类型
（用料比）
通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
级配1
（30.0:
25.0:
10.0:
34.0:
1.0）
100.0
98.8
72.3
44.4
29.9
20.3
14.2
11.1
8.2
6.1
级配2
（27.0:
25.0:
9.0:
38.0:
1.0）
100.0
98.9
75.0
47.5
33.1
22.4
15.7
12.1
9.0
6.7
级配3
（24.0:
25.0:
10.0:
40.0:
1.0）
100.0
99.1
77.7
50.4
34.9
23.7
16.5
12.1
9.4
7.0
四、预估沥青混合料的油石比Pa
Pa=Pal*γsb1/γsb
Pal——已建类似工程沥青混合料的标准油石比，%
γsb1——已建类似工程集料的合成毛体积相对密度
γsb——矿料的合成毛体积相对密度。
已建类似工程沥青混合料的标准油石比、已建类似工程集料的合成毛体积相对密度可以翻阅以往的报告得知。
矿料的合成毛体积相对密度计算公式如下：
P1～Pn，沥青混合料中各档矿料比例，%。
P1+….Pn=100
γ1～γn沥青混合料中各档矿料的毛体积相对密度。
计算得γsb=2.759
查从前的报告得知Pal=5.0γsb1=2.760所以预估沥青混合料的油石比Pa=5.0
五、马歇尔击实
1.称量
从上文得到试配的三条曲线级配组成，和预估的油石比。
筛号
9.5-13.2
4.75-9.5
4.75-2.36
0-2.36
矿粉
预估油石比
级配1
30
25
10
34
1
5.0
级配2
27
25
9
38
1
5.0
级配3
24
25
10
40
1
5.0
已知各档料的比例我们就可以配料了。
用做击实的集料必须是干燥的。
称料的质量精确到1g为宜。
以级配1为例子。
每个级配击实5个马歇尔试件（多一个以防失误），每个试件大约重1300g（玄武岩1300，石灰岩大约1200g，凝灰岩大约1100g），集料总量=5*1300=6500g，
9.5-13.2集料所需质量=集料总量*比例=6500*30%=1950g
4.75-9.5集料所需质量=集料总量*比例=6500*25%=1625g2.36-4.75集料所需质量=集料总量*比例=6500*10%=650g
0-2.36集料所需质量=集料总量*比例=6500*34%=2210g
矿粉所需质量=集料总量*比例=6500*1%=65g
沥青所需质量=集料总量*油石比=6500*5%=325g
2.加热
将上述质量的各档集料称好放在一个搪瓷盘中置于烘箱中加热（矿粉单独放小盘子加热温度与集料相同，消石灰亦同）。
利用沥青布氏旋转粘度试验画粘温曲线，宜以粘度为（0.17±0.02）Pa.s时的温度作为拌合温度范围；（0.28±0.03）Pa.s时的温度作为压实成型温度范围。
如果没有得到粘温曲线，下表就是常用的温度。
普通沥青（A-70）
SBS改性沥青
搅拌锅温度
165℃
180℃
沥青加热温度
163℃
180℃
矿料加热温度
180℃
190
沥青混合料拌合温度
160℃
170℃
试件击实成型温度
150℃
160℃
*需加纤维时，温度再提高10℃。
*集料最少要加热两个小时以上。
3.成型试件。
1.倒料。
把烘箱中的集料沥青倒入搅拌锅中。
第一步，倒入集料，在集料中间挖一个坑。
（速度尽量快点，以防温度损失）
第二步，将沥青倒入集料的坑中，用边上的集料覆盖。
（沥青一般当场称量，沥青的温度需用红外线温度计控制，并且不停的搅拌）
第三步，启动机器，搅拌1分半钟。
第四步，加入矿粉。
第五步，启动机器，继续搅拌1分半钟。
*如配合比中添加消石灰，则在此次搅拌后再进行添加，如需添加纤维，则在加入沥青之前先行与集料搅拌均匀。
*沥青混合料总搅拌时间不低于3分钟，直到无花白为止。
在每一次搅拌结束后都进行温度测量，适当调整搅拌锅温度。
2.装模击实。
沥青混合料搅拌好之后规范要求放人烘箱保温老化2小时，但是因为时间的要求，实际情况是搅拌好之后就开始称料了。
（玄武岩1300，石灰岩大约1200g，凝灰岩大约1100g）
用托盘在电子天平上称取1300g，（从搅拌锅里取料时，注意粒径、温度的均匀性，适当的搅拌后再取）。
分三次倒入刚从烘箱拿出来的标准试模中，（试模与底座同集料一起保温，试模底部垫滤纸），第一次倒入些许细料（大约六七十克），第二次倒入1200g左右，用大螺丝刀进行插捣，边缘15次，中间10次，插捣应有力量，每次尽量到底。
最后倒入剩余六七十克细料，调整表面成凸圆弧面，加滤纸覆盖。
插入温度计检查试件中心温度，温度符合时开始击实。
AC-13C的击实次数是双面75次。
将底座、试模、护筒一起装到击实仪上。
调整计数次数75次，启动，结束后，再反一面，结束。
击实结束后，立马取出试件，用游标卡尺量取试件两面深度。
在试件上画个十字架，量取对称四个点高度平均。
试件高度=标准试模高度-（试件正面深度+反面深度）=87.0-（13..5+10.0）=63.5mm（试件高度范围63.5±1.3mm）
调整后混合料质量=要求试件高度*原用混合料质量/所得时间的高度。
剥去滤纸。
（滤纸要及时剥去，等试件冷却后不容易剥）
试件放常温下24小时脱模。
（如有紧急情况，试模可以用风扇、浸水等方式快速降温，但是对后期稳定度有影响）
影响试件的两个重要因素：
击实功和温度
击实功控制要点：
仪器每隔6个月做次比对
仪器底座是否松动
击实前滑锤涂上润滑油（106室中辰鑫的击实仪需柴油）
计数器是否正常
温度控制要点：
室温
烘箱里的沥青、集料温度及保温时间。
集料从烘箱里倒入搅拌锅时的速度。
从搅拌锅称取混合料到击实开始的时间（1分钟内）
搅拌锅的温度（由于搅拌锅加热的部位在底部，需不停的搅拌混合料，混合料较多时搅拌锅温度适当提高，反之亦然）
击实温度对高度及性能指标的影响：
当温差在10℃时，h增加约0．5mm，VV和矿料间隙率（VMA）加0.5%mm，VFA降低约3%；当温差在15℃时，h增加约1.4mm，VV和VMA增加约0．7％，VFA大约降低约3%；当温差于等于20℃时，h增加1mm以上，VV和VMA大约增加1%以上，VFA降低5％以上。
这说明：
①随着击实温度的降低，试件的击实高度趋于增大，VV和VMA趋于增大，VFA趋于减小；②温差对马歇尔击实试件的内在质量影响显著，应该避免击实过程中的温度离析。
当温差小于等于10℃时，温差对劈裂强度的影响小于等于1O％，对TSR的影响小于2%；当温差大于等于15℃时，对劈裂强度的影响大于等于15％，对TSR的影响亦大于等于2．5％；当温差大于等于25℃时，对劈裂强度的影响大于20%，对TSR的影响大于4.5%
下图可以适当参考。
六、马歇尔试件数据的处理
首先量取试件的高度。
试件不合格即淘汰，一组试件要保证大于等于3个。
测得试件的毛体积相对密度和吸水率。
（吸水率≥2%，不能用网篮法）
最后获得试件的马歇尔稳定度和流值指标。
七.体积指标的计算。
下面表格中的内容是体积指标计算所需用到的数据，来源于前期原材料的检测
集料及沥青密度试验结果
材料名称
表观相对密度
毛体积相对密度
吸水率（%）
1#（9.5~16mm）
2.924
2.814
1.33
2#（4.75~9.5mm）
2.918
2.816
1.26
3#（2.36~4.75mm）
2.763
2.707
0.76
4#（0~2.36mm）
2.763
2.707
/
矿粉
2.703
/
沥青相对密度（25℃）
1.027
以级配1为例，输入所需的数据就得到了下面这个excl表格。
表格中计算公式均出自规范JTGF40-2004.
因为本次讲解的对象是改性沥青，所以用下列公式：
P1～Pn，沥青混合料中各档矿料比例，%。
P1+….Pn=100
γ1～γn沥青混合料中各档矿料的毛体积相对密度。
P1～Pn，沥青混合料中各档矿料比例，%。
P1+….Pn=100
γ11～γ11n沥青混合料中各档矿料的表观相对密度
利用公式（15）算出吸水率
八、怎样理解体积指标
公式太多不容易记住和理解。
下图有助理解。
Vtolal为空气体积，Vb为沥青结合料体积，Vs为矿料体积。
由于矿质集料会吸收一部分沥青，因而一般说，Vb+Vs＞Vb+s，这些体积参数还可以进一步分解成以下组成部分：
Vbe为有效沥青体积，Vba为矿料吸收沥青体积，Vsb为集料毛体积，Vse为集料有效体积，Vsa为集料的表观体积。
经过以上种种步骤，得到初试级配的沥青混合料性能指标分析结果
初试级配的沥青混合料性能指标分析结果
级配
类型
油石比（%）
毛体积
相对密度
空隙率（%）
VMA
（%）
饱和度（%）
稳定度（kN）
流值
（mm）
级配1
5.0
2.475
4.9
14.8
66.6
17.03
3.68
级配2
5.0
2.486
4.4
14.3
69.3
17.45
4.02
级配3
5.0
2.497
3.8
13.8
72.1
18.06
3.15
规范要求
/
/
3.5~5.5
≥14
65~75
>8.0
2.0～5.0
从上面的数据看来，级配2的指标比较理想。
各种指标合格并且比较居中。
级配1的饱和度比较偏下限，空隙率稍大。
级配3空隙率较小，如果再减小油石比使空隙率变大的话，VMA将会不达标。
由各组体积分析结果，根据经验选取级配2为设计级配。
矿料配合比
混合料
类型
下列各种矿料所占比例（%）
级配2
9.5-16mm
4.75-9.5mm
2.36-4.75mm
0-2.36mm
矿粉
AC-13C
27
25
9
38
1
九、确定最佳油石比
按级配2设计的矿料比例配料，采用五种油石比，五种油石比以0.5为间隔，两个油石比大于预估油石比，两个小于预估油石比，一个等于预估油石比，进行马歇尔稳定度试验，试验结果见表6，设计级配合成毛体积相对密度2.759，级配合成表观相对密度2.838。
（击实、计算皆与选级配时过程相同）
表6AC-13C型设计配合比马歇尔稳定度试验结果
级配
类型
油石比（%）
稳定度（kN）
流值
（mm）
空隙率（%）
VMA
（%）
饱和度（%）
毛体积
相对密度
最大理论
相对密度
AC-13C
4.0
16.13
3.05
7.7
15.2
49.3
2.435
2.639
4.5
16.64
3.64
6.2
14.9
58.2
2.456
2.619
5.0
17.45
4.02
4.4
14.3
69.3
2.486
2.600
5.5
17.18
4.38
3.9
14.8
73.9
2.481
2.581
6.0
16.65
4.79
3.5
15.5
77.6
2.474
2.563
要求
/
>8.0
2.0～5.0
3.5～5.5
≥14
65～75
/
/
马歇尔稳定度试验结果，分别绘制密度、稳定度、流值、空隙率、饱和度、VMA与油石比的关系曲线，从曲线上找出相应于最大密度、最大稳定度及空隙率范围中值、沥青饱和度范围中值对应的四个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值OAC1，作图求出满足沥青混凝土各项指标要求的油石比范围（OACmin，OACmax），该范围的中值为OAC2，如果最佳油石比的初始值OAC1在OACmax与OACmin之间，则认为设计结果是可行的，可取OAC1与OAC2的中值作为目标配合比的最佳油石比OAC，并结合交通与气候特点论证地取用，最终得最佳油石比。
由作图法可知与最大密度、最大稳定度、空隙率范围中值和沥青饱和度范围中值对应的四个油石比分别为5.1、5.1、4.98和5.05，四者的平均值为5.0%，此即为最佳油石比的初始值OAC1。
同时由各项指标与油石比的关系图可得符合各指标要求的油石比范围为4.8～5.6，其中值为5.2％，此即为OAC2，OAC1与OAC2的平均值为5.1%，根据经验确定本次目标配合比设计最佳油石比为5.1%。
图2稳定度、密度、流值、空隙率、VMA、饱和度与油石比的关系
十、沥青混合料的性能验证试验
进行最佳油石比下的浸水马歇尔试验、冻融劈裂的残留强度比、动稳定度、低温弯曲试验破坏应变来检验设计沥青混合料的各项性能。
（验证全套）
浸水马
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